細(xì)胞的內(nèi)膜系統(tǒng)和囊泡運(yùn)輸培訓(xùn)課件

1、細(xì)胞的內(nèi)膜系統(tǒng)和囊泡運(yùn)輸2022/10/15細(xì)胞的內(nèi)膜系統(tǒng)和囊泡運(yùn)輸2教學(xué)基本要求1.掌握內(nèi)膜系統(tǒng)的概念及結(jié)構(gòu)組成2.掌握粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基復(fù)合體、溶酶體、過(guò)氧化物酶體的主要化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)特征和生理功能3.熟悉內(nèi)膜系統(tǒng)之間在結(jié)構(gòu)、功能及來(lái)源發(fā)生上的相互聯(lián)系4. 熟悉囊泡的主要類(lèi)型及其在胞內(nèi)五指轉(zhuǎn)云中的重要作用 2022/10/15細(xì)胞的內(nèi)膜系統(tǒng)和囊泡運(yùn)輸3內(nèi)膜系統(tǒng)概述概念：細(xì)胞內(nèi)，在結(jié)構(gòu)、功能和發(fā)生方面有聯(lián)系的膜性細(xì)胞器構(gòu)成的體系稱(chēng)為內(nèi)膜系統(tǒng)。包括內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基復(fù)合體、溶酶體、內(nèi)體、過(guò)氧化物酶體及分泌泡。功能：使細(xì)胞復(fù)雜的生命活動(dòng)區(qū)域化，從而提高生命活動(dòng)效率。2022/10/15細(xì)

2、胞的內(nèi)膜系統(tǒng)和囊泡運(yùn)輸4Endomembrane System: The structural and functional relationship organelles including ER, Golgi complex, lysosome, endosomes, secretory vesicles.Membrane-bound structures (organelles) are found in all eukaryotic cells2022/10/15細(xì)胞的內(nèi)膜系統(tǒng)和囊泡運(yùn)輸5第一節(jié) 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)概述定義：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（endoplasmic reticulum, ER）是一類(lèi)由

3、大小、形態(tài)各異的膜性囊泡構(gòu)成的細(xì)胞器。分布：分布于內(nèi)質(zhì)區(qū)，延伸至靠近細(xì)胞膜的外質(zhì)區(qū)，普遍存在與各類(lèi)細(xì)胞中（哺乳類(lèi)成熟紅細(xì)胞除外）。類(lèi)型：粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。2022/10/15細(xì)胞的內(nèi)膜系統(tǒng)和囊泡運(yùn)輸6本節(jié)主要內(nèi)容內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的化學(xué)組成內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的一般形態(tài)結(jié)構(gòu)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的類(lèi)型內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的主要功能2022/10/15細(xì)胞的內(nèi)膜系統(tǒng)和囊泡運(yùn)輸7一、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的化學(xué)組成內(nèi)質(zhì)網(wǎng)以蛋白質(zhì)和脂類(lèi)為主要化學(xué)組成成分，二者比例大約為2 :1。1.脂類(lèi)磷脂（含量最多）甘油三酯膽固醇膽固醇脂神經(jīng)節(jié)苷脂等2022/10/15細(xì)胞的內(nèi)膜系統(tǒng)和囊泡運(yùn)輸82.蛋白質(zhì)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上含有30多種不同的酶和酶系。根據(jù)功能特性可分為幾種主要類(lèi)型：（1

4、）參與蛋白質(zhì)加工、轉(zhuǎn)移的多種酶類(lèi)（2）與解毒功能有關(guān)的氧化反應(yīng)電子傳遞酶類(lèi)（3）與脂類(lèi)代謝相關(guān)的酶類(lèi)（4）與糖類(lèi)代謝相關(guān)的酶類(lèi)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的標(biāo)志酶：葡萄糖-6-磷酸酶2022/10/15細(xì)胞的內(nèi)膜系統(tǒng)和囊泡運(yùn)輸9二、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的形態(tài)結(jié)構(gòu)1.基本結(jié)構(gòu)：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是由大小不同、形態(tài)各異的膜性小管、小泡和扁囊彼此聯(lián)通所構(gòu)成的三維網(wǎng)狀膜系統(tǒng)。2.動(dòng)態(tài)變化：在不同組織細(xì)胞中，或同種細(xì)胞的不同發(fā)育階段及生理狀態(tài)下，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的形態(tài)結(jié)構(gòu)、數(shù)量分布和發(fā)達(dá)程度有很大差別。2022/10/15細(xì)胞的內(nèi)膜系統(tǒng)和囊泡運(yùn)輸10內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的多種形態(tài)2022/10/15細(xì)胞的內(nèi)膜系統(tǒng)和囊泡運(yùn)輸11三、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的基本類(lèi)型（一）粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(rough

5、 endoplasmic reticulum)1.形態(tài)：為整齊排列、相互連通的多層扁囊狀結(jié)構(gòu)，胞質(zhì)面有核糖體附著。2.功能：主要和外輸性蛋白、膜蛋白的合成、加工、轉(zhuǎn)運(yùn)有關(guān)。3.分布：蛋白分泌功能旺盛的細(xì)胞中，粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)高度發(fā)達(dá)，腫瘤細(xì)胞和未分化細(xì)胞中相對(duì)較少。2022/10/15細(xì)胞的內(nèi)膜系統(tǒng)和囊泡運(yùn)輸12（二）滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(smooth endoplasmic reticulum)1.形態(tài)：表面光滑的管、泡樣網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，無(wú)核糖體附著，常見(jiàn)與粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相通。2.功能：是一種多功能細(xì)胞器，主要功能有解毒、糖代謝、脂代謝，參與肌肉收縮等。在不同細(xì)胞有不同功能。2022/10/15細(xì)胞的內(nèi)膜系統(tǒng)和囊泡運(yùn)

6、輸13Rough endoplasmic reticulum and Smooth endoplasmic reticulum RER has ribosomes on the cytosolic side of continuous, flattened sacs(cisternae); SER is an interconnecting network of tubular membrane elements.2022/10/15細(xì)胞的內(nèi)膜系統(tǒng)和囊泡運(yùn)輸14（三）內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的衍生結(jié)構(gòu)在某些特殊組織細(xì)胞中存在著一些由內(nèi)質(zhì)網(wǎng)局部分化、衍生而來(lái)的異形結(jié)構(gòu)。1.髓樣體(myeloid body):視網(wǎng)

7、膜色素上皮細(xì)胞2.孔環(huán)狀片層(annulate lamellae):生殖細(xì)胞、癌細(xì)胞等2022/10/15細(xì)胞的內(nèi)膜系統(tǒng)和囊泡運(yùn)輸15四、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能（一）粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能1.外輸性蛋白的合成分泌（1）作為核糖體附著的支架（2）折疊與裝配新生肽鏈（3）蛋白質(zhì)的糖基化（4）蛋白質(zhì)的胞內(nèi)運(yùn)輸2.分泌蛋白合成的信號(hào)肽假說(shuō)（1）信號(hào)肽假說(shuō)涉及的細(xì)胞成分和結(jié)構(gòu)（2）信號(hào)肽作用的具體過(guò)程（機(jī)制）3.跨膜蛋白的插入與轉(zhuǎn)移（1）單次跨膜蛋白插入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜的機(jī)制（2）多次跨膜蛋白插入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜的機(jī)制Turn to Page 292022/10/15細(xì)胞的內(nèi)膜系統(tǒng)和囊泡運(yùn)輸161.外輸性蛋白的合成分泌（1）作為核糖體

8、附著的支架附著核糖體蛋白質(zhì)合成起始于游離核糖體，完成于附著核糖體。附著核糖體合成的蛋白質(zhì)有：分泌性蛋白(酶類(lèi)、肽類(lèi)激素、抗體等) ，膜整合蛋白，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)駐留蛋白，內(nèi)膜系統(tǒng)各種細(xì)胞器內(nèi)的可溶性蛋白（需要隔離或修飾）。Return to Page 152022/10/15細(xì)胞的內(nèi)膜系統(tǒng)和囊泡運(yùn)輸17（2）折疊與裝配新生肽鏈附著核糖體合成的肽鏈需在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔中折疊與裝配，形成特定空間結(jié)構(gòu)。這一過(guò)程由分子伴侶協(xié)助完成。分子伴侶(molecular chaperone): 能夠幫助多肽轉(zhuǎn)運(yùn)、折疊和組裝的結(jié)合蛋白，本身不參與終產(chǎn)物的形成。分子伴侶的共同特點(diǎn)：在羧基端有-Lys-Asp-Glu-Leu四氨基酸滯

9、留信號(hào)肽，該信號(hào)肽能與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上相應(yīng)受體結(jié)合而滯留于網(wǎng)腔，因此也被稱(chēng)為駐留蛋白(retention protein)。Return to Page 152022/10/15細(xì)胞的內(nèi)膜系統(tǒng)和囊泡運(yùn)輸18常見(jiàn)的分子伴侶蛋白二硫鍵異構(gòu)酶(protein disulfide isomerase, PDI)重鏈結(jié)合蛋白(heavy-chain binding protein, BiP)鈣網(wǎng)蛋白(calreticulin)葡萄糖調(diào)節(jié)蛋白94(glucose regulated ptotein 94)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)標(biāo)志性分子伴侶Return to Page 152022/10/15細(xì)胞的內(nèi)膜系統(tǒng)和囊泡運(yùn)輸19（3）

10、蛋白質(zhì)的糖基化糖基化(glycosylation): 單糖或者寡糖與蛋白質(zhì)之間通過(guò)共價(jià)鍵結(jié)合形成糖蛋白的過(guò)程。發(fā)生在粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中的糖基化主要是寡糖與蛋白質(zhì)天冬酰胺殘基側(cè)鏈上氨基基團(tuán)結(jié)合，稱(chēng)為N-連接糖基化，其識(shí)別序列為: Asn-X-Ser或Asn-X-Thr（X代表除Pro之外的任何氨基酸）。Return to Page 152022/10/15細(xì)胞的內(nèi)膜系統(tǒng)和囊泡運(yùn)輸20（4）蛋白質(zhì)的胞內(nèi)運(yùn)輸在粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)加工修飾的蛋白質(zhì)以膜性小泡的形式運(yùn)輸。主要有兩個(gè)運(yùn)輸途徑：固有分泌：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)高爾基體細(xì)胞外調(diào)節(jié)分泌：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)高爾基體細(xì)胞外接收信號(hào)Return to Page 152022/10/15細(xì)胞的

11、內(nèi)膜系統(tǒng)和囊泡運(yùn)輸21Protein export traffic along the secretory pathway is general processReturn to Page 152022/10/15細(xì)胞的內(nèi)膜系統(tǒng)和囊泡運(yùn)輸222.分泌蛋白合成的信號(hào)肽假說(shuō)（1）信號(hào)肽假說(shuō)涉及的細(xì)胞成分和結(jié)構(gòu)信號(hào)肽(signal peptide)：是分泌蛋白或跨膜蛋白肽鏈N端的一段特殊氨基酸序列，是外輸性蛋白在粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成的決定因素。信號(hào)識(shí)別顆粒(signal recognition particle, SRP)：細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中能識(shí)別并結(jié)合信號(hào)肽和信號(hào)識(shí)別顆粒受體的蛋白質(zhì)。2022/10/15細(xì)

12、胞的內(nèi)膜系統(tǒng)和囊泡運(yùn)輸23信號(hào)識(shí)別顆粒受體(SRP-receptor, SRP-R)：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上能識(shí)別SRP并與之結(jié)合的蛋白。移位子(translocon)：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上的能夠開(kāi)閉的通道蛋白，開(kāi)啟信號(hào)是前三者的結(jié)合。以上四種成分的先后結(jié)合共同引導(dǎo)核糖體大亞基結(jié)合于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜以及肽鏈穿越內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔。Return to Page 152022/10/15細(xì)胞的內(nèi)膜系統(tǒng)和囊泡運(yùn)輸24（2）信號(hào)肽作用的具體過(guò)程（機(jī)制）分泌蛋白新生態(tài)鏈在游離核糖體中開(kāi)始合成信號(hào)肽與SRP結(jié)合，肽鏈翻譯暫停信號(hào)肽結(jié)合的SRP與rER膜上的SRP-R結(jié)合，核糖體大亞基與rER膜上的通道蛋白移位子結(jié)合內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上肽鏈通道

13、打開(kāi)，肽鏈進(jìn)入通道，SRP脫離核糖體與SRP-R信號(hào)肽進(jìn)入rER腔，信號(hào)肽切除，翻譯繼續(xù)進(jìn)行，直至完成。2022/10/15細(xì)胞的內(nèi)膜系統(tǒng)和囊泡運(yùn)輸25Return to Page 152022/10/15細(xì)胞的內(nèi)膜系統(tǒng)和囊泡運(yùn)輸263.跨膜蛋白的插入與轉(zhuǎn)移（1）單次跨膜蛋白插入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜的機(jī)制內(nèi)信號(hào)肽介導(dǎo)的內(nèi)開(kāi)始轉(zhuǎn)移肽插入轉(zhuǎn)移機(jī)制內(nèi)信號(hào)肽位于多肽鏈內(nèi)部的信號(hào)肽序列，具有與N端信號(hào)肽同樣的功能，到達(dá)移位子時(shí)被保留在脂雙層中。(N端留在膜胞質(zhì)側(cè),C端進(jìn)入膜腔)新生肽鏈協(xié)同翻譯插入機(jī)制起始轉(zhuǎn)移信號(hào)肽(肽鏈N端)啟動(dòng)肽鏈跨膜轉(zhuǎn)移；停止轉(zhuǎn)移信號(hào)肽(跨膜區(qū)終端)使移位子由活性狀態(tài)轉(zhuǎn)為鈍化狀態(tài)，終止肽鏈轉(zhuǎn)移

14、。(C端留在膜胞質(zhì)側(cè), N端進(jìn)入膜腔)2022/10/15細(xì)胞的內(nèi)膜系統(tǒng)和囊泡運(yùn)輸27Return to Page 152022/10/15細(xì)胞的內(nèi)膜系統(tǒng)和囊泡運(yùn)輸28（2）多次跨膜蛋白插入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜的機(jī)制與單次跨膜蛋白的轉(zhuǎn)移機(jī)制大致相同，在多次跨膜蛋白肽鏈上，存在兩個(gè)或兩個(gè)以上的疏水性起始轉(zhuǎn)移肽序列（跨膜區(qū)始端）和停止轉(zhuǎn)移肽序列（跨膜區(qū)終端）。Return to Page 152022/10/15細(xì)胞的內(nèi)膜系統(tǒng)和囊泡運(yùn)輸29（二）滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能1.參與脂類(lèi)合成和轉(zhuǎn)運(yùn)2. Breakdown of stored glycogen in liver cells3. Detoxification

15、4. Calcium storage5. 與胃酸、膽汁的合成和分泌密切相關(guān)2022/10/15細(xì)胞的內(nèi)膜系統(tǒng)和囊泡運(yùn)輸301.參與脂類(lèi)合成和轉(zhuǎn)運(yùn)合成脂類(lèi)是滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)最重要的功能之一。除線粒體特有的磷脂（心磷脂，？）外，細(xì)胞所需的全部膜脂幾乎都由內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成。例如：磷脂（所有類(lèi)型細(xì)胞）糖脂（所有類(lèi)型細(xì)胞）脂肪（小腸上皮細(xì)胞）膽固醇（小腸，肝細(xì)胞）皮質(zhì)激素（腎上腺，雌雄性腺）Return to Page 292022/10/15細(xì)胞的內(nèi)膜系統(tǒng)和囊泡運(yùn)輸31（1）磷脂酰膽堿在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的合成過(guò)程2脂酰輔酶A + 3-磷酸甘油 磷脂酸脂酰轉(zhuǎn)移酶2CoA磷脂酸 二脂酰甘油磷酸酶Pi 二脂酰甘油 + C-P-P

16、-膽堿 磷脂酰膽堿磷酸膽堿轉(zhuǎn)移酶C-PReturn to Page 292022/10/15細(xì)胞的內(nèi)膜系統(tǒng)和囊泡運(yùn)輸322. Breakdown of stored glycogen in liver cells Glucose-6-phosphatase: G-6PG3. Detoxification (mainly in liver cells)。肝細(xì)胞滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)有多種解毒的酶，通過(guò)對(duì)有毒物質(zhì)的氧化、還原、水解、結(jié)合、甲基化等生化反應(yīng)，使其降低或失去毒性。4. Calcium storage: 肌質(zhì)網(wǎng)（sarcoplasmic reticulum）進(jìn)行Ca2+的儲(chǔ)存和釋放。5. 與胃酸、膽

17、汁的合成和分泌密切相關(guān)Return to Page 292022/10/15細(xì)胞的內(nèi)膜系統(tǒng)和囊泡運(yùn)輸33Calcium storage: 肌質(zhì)網(wǎng)（sarcoplasmic reticulum）進(jìn)行Ca2+的儲(chǔ)存和釋放。2022/10/15細(xì)胞的內(nèi)膜系統(tǒng)和囊泡運(yùn)輸34第二節(jié) 高爾基復(fù)合體一、高爾基復(fù)合體的形態(tài)結(jié)構(gòu)二、高爾基復(fù)合體的化學(xué)組成三、高爾基復(fù)合體的主要功能2022/10/15細(xì)胞的內(nèi)膜系統(tǒng)和囊泡運(yùn)輸35一、高爾基復(fù)合體的形態(tài)結(jié)構(gòu)（一）高爾基復(fù)合體的形態(tài)高爾基復(fù)合體（Golgi complex）是一種膜性囊、泡結(jié)構(gòu)復(fù)合體，一般分三個(gè)組成部分。1.小囊泡(vesicles) 2.扁平囊泡(c

18、isternae)凸面凹面3.大囊泡(vacuoles) 3212022/10/15細(xì)胞的內(nèi)膜系統(tǒng)和囊泡運(yùn)輸36（二）高爾基復(fù)合體功能分區(qū)1.順面高爾基網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)(cis Golgi network)，接受由內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成的物質(zhì)并分類(lèi)后轉(zhuǎn)入中間膜囊。進(jìn)行蛋白分選，蛋白糖基化、?；?。2.高爾基中間膜囊(medial Golgi)，蛋白質(zhì)糖基化及糖脂的合成。3.反面高爾基網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)(trans Golgi network)，參與蛋白質(zhì)的分類(lèi)、包裝與分泌。3212022/10/15細(xì)胞的內(nèi)膜系統(tǒng)和囊泡運(yùn)輸37（三）高爾基復(fù)合體在細(xì)胞中的分布形式1.無(wú)明顯極性的細(xì)胞，例如神經(jīng)細(xì)胞、白細(xì)胞等分布在核周?chē)?.有

19、明顯極性的細(xì)胞，例如腸粘膜上皮細(xì)胞，外分泌腺細(xì)胞，分布在分泌端的細(xì)胞質(zhì)中3.生長(zhǎng)發(fā)育成熟、分泌功能旺盛的細(xì)胞，高爾基體發(fā)達(dá)、數(shù)量多2022/10/15細(xì)胞的內(nèi)膜系統(tǒng)和囊泡運(yùn)輸38二、高爾基體的化學(xué)構(gòu)成高爾基體由脂類(lèi)和蛋白質(zhì)兩大類(lèi)成分構(gòu)成。膜脂含量介于ER和質(zhì)膜之間。（一）脂類(lèi)（見(jiàn)教材P109表5-1）1.腦磷脂2.卵磷脂3.神經(jīng)鞘磷脂4.磷脂酰絲氨酸5.膽固醇脂類(lèi)約占膜成分的45%。2022/10/15細(xì)胞的內(nèi)膜系統(tǒng)和囊泡運(yùn)輸39（二）蛋白質(zhì)（見(jiàn)教材P109表5-2）蛋白質(zhì)約占膜成分的55%，主要是酶，包括：1.糖基轉(zhuǎn)移酶（特征性酶，糖蛋白、糖脂合成）2.硫基糖基轉(zhuǎn)移酶（參與蛋白聚糖的合成）3

20、.脂酰轉(zhuǎn)移酶（磷脂合成，蛋白修飾）4.磷酸酶（脫磷酸基作用）5.蛋白激酶（蛋白的磷酸化與去磷酸化）6.磷脂酶類(lèi)（磷脂水解代謝）7.氧化還原酶（氧化還原反應(yīng)）8.甘露糖苷酶（糖代謝）2022/10/15細(xì)胞的內(nèi)膜系統(tǒng)和囊泡運(yùn)輸40三、高爾基復(fù)合體的功能1.蛋白質(zhì)、脂類(lèi)的糖基化在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成并由高爾基復(fù)合體運(yùn)輸?shù)牡鞍踪|(zhì)，絕大多數(shù)是糖蛋白。（1）N-連接糖基化：寡糖結(jié)合部位是肽鏈中天冬酰胺的氨基上。N-連接起始于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，完成于高爾基復(fù)合體。（2）O-連接糖基化：寡糖結(jié)合部位是絲、蘇和酪氨酸的OH基團(tuán)，通常通過(guò)N-乙酰半乳糖連接。 O-連接糖基化僅在高爾基體中進(jìn)行。2022/10/15細(xì)胞的內(nèi)膜系統(tǒng)和

21、囊泡運(yùn)輸41許多糖蛋白同時(shí)具有N-連接的糖鏈和O-連接的糖鏈。蛋白質(zhì)糖基化的意義蛋白質(zhì)糖基化豐富了蛋白質(zhì)種類(lèi)與功能糖基化改變多肽的構(gòu)象和增加蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性。糖基有運(yùn)輸信號(hào)的作用2022/10/15細(xì)胞的內(nèi)膜系統(tǒng)和囊泡運(yùn)輸422.蛋白質(zhì)修飾、加工和濃縮3.分泌蛋白的分類(lèi)與包裝3.蛋白運(yùn)輸與細(xì)胞分泌活動(dòng)4.參與溶酶體的形成Turn to Page 482022/10/15細(xì)胞的內(nèi)膜系統(tǒng)和囊泡運(yùn)輸43蛋白質(zhì)的修飾除糖基化外，還有羧基化，酰基化，羥基化、硫酸化、磷酸化等乙?；u基化（3-羥脯氨酸）羧基化Return to Page 422022/10/15細(xì)胞的內(nèi)膜系統(tǒng)和囊泡運(yùn)輸44蛋白質(zhì)加工包括肽鏈

22、水解、二硫鍵的形成等。高爾基蛋白質(zhì)二硫鍵異構(gòu)酶催化二硫鍵重排 Return to Page 422022/10/15細(xì)胞的內(nèi)膜系統(tǒng)和囊泡運(yùn)輸45高爾基體對(duì)蛋白質(zhì)的分類(lèi)依據(jù)蛋白質(zhì)上的信號(hào)肽或信號(hào)斑。下表是一些典型的分選信號(hào)。功能信號(hào)序列輸入細(xì)胞核-Pro-Pro-Lys-Lys-Lys-Arg-Lys-Val-輸出細(xì)胞核-Leu-Ala-Leu-Lys-Leu-Ala-Gly-Leu-Asp-Ile-輸入線粒體+H3N-Met-Leu-Ser-Leu-Arg-Gln-Ser-Ile-Arg-Phe-Phe-Lys-Pro-Ala-Thr-Arg-Thr-Leu-Cys-Ser-Ser-Arg-T

23、yr-Leu-Leu-輸入質(zhì)體+H3N-Met-Val-Ala-Met-Ala-Met-Ala-Ser-Leu-Gln-Ser-Ser-Met-Ser-Ser-Leu-Ser-Leu-Ser-Ser-Asn-Ser-Phe-Leu-Gly-Gln-Pro-Leu-Ser-Pro-Ile-Thr-Leu-Ser-Pro-Phe-Leu-Gln-Gly-輸入過(guò)氧化物酶體-Ser-Lys-Leu-COO-輸入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)+H3N-Met-Met-Ser-Phe-Val-Ser-Leu-Leu-Leu-Val-Gly-Ile-Leu-Phe-Trp-Ala-Thr-Glu-Ala-Glu-Gln-Leu-T

24、hr-Lys-Cys-Glu-Val-Phe-Gln-返回內(nèi)質(zhì)網(wǎng)-Lys-Asp-Glu-Leu-COO-Return to Page 422022/10/15細(xì)胞的內(nèi)膜系統(tǒng)和囊泡運(yùn)輸46高爾基復(fù)合體分泌蛋白有固有性分泌和調(diào)節(jié)性分泌兩種形式。所有類(lèi)型的細(xì)胞均能進(jìn)行固有性分泌，特化的內(nèi)、外分泌細(xì)胞才能進(jìn)行調(diào)節(jié)性分泌。Return to Page 422022/10/15細(xì)胞的內(nèi)膜系統(tǒng)和囊泡運(yùn)輸47Return to Page 422022/10/15細(xì)胞的內(nèi)膜系統(tǒng)和囊泡運(yùn)輸48第三節(jié) 溶酶體（ lysosome ）一、溶酶體的形態(tài)結(jié)構(gòu)及化學(xué)組成二、溶酶體的類(lèi)型三、溶酶體的形成過(guò)程四、溶酶體的功能

25、2022/10/15細(xì)胞的內(nèi)膜系統(tǒng)和囊泡運(yùn)輸49一、溶酶體的形態(tài)結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成（一）形態(tài)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1.形態(tài)：?jiǎn)螌由锬ぐ膱A形或卵圓形細(xì)胞器2.大?。褐睆?.05 數(shù)m，一般0.2 0.8 m3.數(shù)量：一個(gè)動(dòng)物細(xì)胞中約含幾百個(gè)溶酶體，不同細(xì)胞中數(shù)量差異很大。2022/10/15細(xì)胞的內(nèi)膜系統(tǒng)和囊泡運(yùn)輸50（二）化學(xué)組成1.內(nèi)容物化學(xué)組成含有60種以上的酸性水解酶，最適pH為5.0，標(biāo)志酶是酸性磷酸酶；不同溶酶體所含酶不全相同。2.膜化學(xué)組成特征溶酶體膜腔面富含高度糖基化的跨膜糖蛋白，可防止溶酶體酶對(duì)自身膜結(jié)構(gòu)的消化分解；溶酶體膜上嵌有質(zhì)子泵，可將H+泵入溶酶體中，維持溶酶體酸性?xún)?nèi)環(huán)境。溶酶體在

26、形態(tài)大小、數(shù)量分布、生理生化性質(zhì)等方面都表現(xiàn)出高度異質(zhì)性。2022/10/15細(xì)胞的內(nèi)膜系統(tǒng)和囊泡運(yùn)輸51二、溶酶體的類(lèi)型(一）按功能狀態(tài)不同分三種類(lèi)型1.初級(jí)溶酶體(primary lysosome)：剛從高爾基復(fù)合體分泌面分離形成的溶酶體特征形態(tài)上一般為不含顆粒物質(zhì)的透明圓球狀其中的酶通常處于非活性狀態(tài)不含酶底物2022/10/15細(xì)胞的內(nèi)膜系統(tǒng)和囊泡運(yùn)輸522.次級(jí)溶酶體(secondary lysosome)：初級(jí)溶酶體與底物融合并相互作用即成為次級(jí)溶酶體特征次級(jí)溶酶體體積大，外形多不規(guī)則酶有活性，次級(jí)溶酶體是一種功能狀態(tài)類(lèi)型自嗜性溶酶體（autophagic lysosome）異嗜性

27、溶酶體（phagolysosome）2022/10/15細(xì)胞的內(nèi)膜系統(tǒng)和囊泡運(yùn)輸533.三級(jí)溶酶體（tertiary lysosome）：殘留有不能消化分解物質(zhì)的溶酶體，也稱(chēng)殘余小體。酶活性特征酶活性逐漸降低，最終消失，進(jìn)入溶酶體生理功能的終末狀態(tài)去向以胞吐的方式釋放到細(xì)胞外沉積于胞內(nèi)而不被清除2022/10/15細(xì)胞的內(nèi)膜系統(tǒng)和囊泡運(yùn)輸54存在形式脂褐質(zhì)衰老的神經(jīng)細(xì)胞、心肌細(xì)胞、手和面部的表皮細(xì)胞。髓樣結(jié)構(gòu)單核巨噬細(xì)胞系統(tǒng)的細(xì)胞、大肺泡細(xì)胞、腫瘤細(xì)胞、病毒感染細(xì)胞含鐵小體單核巨噬細(xì)胞系統(tǒng)的細(xì)胞2022/10/15細(xì)胞的內(nèi)膜系統(tǒng)和囊泡運(yùn)輸55此二圖顯示三級(jí)溶酶體2022/10/15細(xì)胞的內(nèi)膜系

28、統(tǒng)和囊泡運(yùn)輸56按溶酶體的形成過(guò)程又可分為兩類(lèi)：1.內(nèi)體性溶酶體(endolysosome)：高爾基體形成的運(yùn)輸小泡與細(xì)胞胞吞（飲）作用形成的內(nèi)體(endsome)融合形成。2.吞噬性溶酶體(phagolysosome)：內(nèi)體性溶酶體與自噬體或吞噬體融合形成。（又分自噬性溶酶體或異噬性溶酶體）2022/10/15細(xì)胞的內(nèi)膜系統(tǒng)和囊泡運(yùn)輸57三、內(nèi)體性溶酶體的形成1.內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成酶蛋白并糖基化成N-連接甘露糖糖蛋白2.甘露糖糖蛋白運(yùn)至高爾基體，在形成面甘露糖被磷酸化成M-6-P(溶酶體酶分選標(biāo)記)Transport of newly synthesized hydrolases to lysoso

29、mes2022/10/15細(xì)胞的內(nèi)膜系統(tǒng)和囊泡運(yùn)輸583.在成熟面被M-6-P受體識(shí)別，包裝成網(wǎng)格蛋白有被小泡，脫離高爾基體4.有被小泡脫被后與內(nèi)體融合成內(nèi)體性溶酶體5.在溶酶體膜上的H+質(zhì)子泵作用下形成酸性?xún)?nèi)環(huán)境，溶酶體酶與M-6-P受體解離，去磷酸化，成熟Transport of newly synthesized hydrolases to lysosomes2022/10/15細(xì)胞的內(nèi)膜系統(tǒng)和囊泡運(yùn)輸592022/10/15細(xì)胞的內(nèi)膜系統(tǒng)和囊泡運(yùn)輸60四、溶酶體的主要功能1.對(duì)細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)的消化（自噬作用，異噬作用，生理性自溶，新陳代謝，自我保護(hù)，為細(xì)胞提供營(yíng)養(yǎng)和能量）；2.參與甲狀腺素

30、的生成，調(diào)節(jié)激素分泌；3.參與骨質(zhì)更新作用，在骨髓發(fā)生中消除陳舊骨質(zhì)；4.協(xié)助精子與卵受精；5.參與某些動(dòng)物機(jī)體器官組織的變態(tài)與退化。2022/10/15細(xì)胞的內(nèi)膜系統(tǒng)和囊泡運(yùn)輸61上圖：人手胚胎發(fā)育下圖：蛙的變態(tài)發(fā)育過(guò)程5 weeks 6 weeks 7 to 8 weekw2022/10/15細(xì)胞的內(nèi)膜系統(tǒng)和囊泡運(yùn)輸62第四節(jié) 過(guò)氧化物酶體一、過(guò)氧化物酶體的形態(tài)結(jié)構(gòu)二、過(guò)氧化物酶體的酶類(lèi)組成三、過(guò)氧化物酶體的功能四、過(guò)氧化物酶體的的發(fā)生2022/10/15細(xì)胞的內(nèi)膜系統(tǒng)和囊泡運(yùn)輸63一、過(guò)氧化物酶體的形態(tài)結(jié)構(gòu)1.形態(tài)：一層單位膜包裹的圓形、卵圓形或啞鈴形膜性細(xì)胞器2.大?。褐睆?.21.5

31、 m，通常為0.5 m。3.特征：常有類(lèi)核體和邊緣板2022/10/15細(xì)胞的內(nèi)膜系統(tǒng)和囊泡運(yùn)輸64煙草葉肉細(xì)胞中的過(guò)氧化物酶體，其中有規(guī)則的方形晶體2022/10/15細(xì)胞的內(nèi)膜系統(tǒng)和囊泡運(yùn)輸65二、過(guò)氧化物酶體的酶類(lèi)組成含一至多種氧化酶和過(guò)氧化氫酶（標(biāo)志酶），已發(fā)現(xiàn)40多種氧化酶，其中尿酸氧化酶的含量極高（過(guò)高時(shí)形成晶體）。三、過(guò)氧化物酶體的功能解毒：分解過(guò)氧化氫，氧化其他有毒物質(zhì)參與脂肪酸的氧化，為細(xì)胞提供能量調(diào)節(jié)細(xì)胞中O2分壓，既可利用消耗、也可增加細(xì)胞細(xì)胞內(nèi)的O22022/10/15細(xì)胞的內(nèi)膜系統(tǒng)和囊泡運(yùn)輸66氧化酶用氧氧化底物，生成過(guò)氧化氫。RH2+O2R+H2O2過(guò)氧化氫酶用過(guò)氧

32、化氫氧化底物（如醛、醇、酚），生成水。RH2+H2O2R+2H2O過(guò)氧化氫酶可分解細(xì)胞中的H2O2： 2H2O2 2H2O + O22022/10/15細(xì)胞的內(nèi)膜系統(tǒng)和囊泡運(yùn)輸67四、過(guò)氧化氫酶體的發(fā)生有兩種觀點(diǎn)：來(lái)源于已存在過(guò)氧化物酶體的分裂，酶由游離核糖體合成。形成類(lèi)似于溶酶體，酶由粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的附著核糖體合成。引導(dǎo)蛋白質(zhì)進(jìn)入過(guò)氧化物酶體的信號(hào)序列是-Ser-Lys-Leu-COO-。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的標(biāo)志酶：葡萄糖-6-磷酸酶高爾基體的標(biāo)志酶：糖基轉(zhuǎn)移酶溶酶體的標(biāo)志酶：酸性磷酸酶/胞嘧啶單核苷酸酶過(guò)氧化物酶體的標(biāo)志酶：過(guò)氧化氫酶2022/10/15細(xì)胞的內(nèi)膜系統(tǒng)和囊泡運(yùn)輸69非胞質(zhì)面胞質(zhì)面2022

33、/10/15細(xì)胞的內(nèi)膜系統(tǒng)和囊泡運(yùn)輸702.包被蛋白的作用（1）將膜塑造成囊泡，決定其外部特征。（2）選擇性的將特定蛋白聚集在一起，決定物質(zhì)的運(yùn)輸方向。3.囊泡的類(lèi)型根據(jù)包被蛋白不同，囊泡分三個(gè)類(lèi)型：（1）網(wǎng)格蛋白(clathrin)包被囊泡（2）COP I包被囊泡（3）COP II包被囊泡2022/10/15細(xì)胞的內(nèi)膜系統(tǒng)和囊泡運(yùn)輸71Clathrin coated vesicles and COP I vesicles2022/10/15細(xì)胞的內(nèi)膜系統(tǒng)和囊泡運(yùn)輸72二、囊泡的功能囊泡的功能是胞內(nèi)物質(zhì)運(yùn)輸，不同類(lèi)型的囊泡有不同的運(yùn)輸方向。衣被類(lèi)型 運(yùn)輸方向 clathrin 質(zhì)膜內(nèi)體 高爾基

34、體內(nèi)體 高爾基體溶酶體 COP 高爾基體內(nèi)質(zhì)網(wǎng) COP 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)高爾基體 表 囊泡的類(lèi)型與功能2022/10/15細(xì)胞的內(nèi)膜系統(tǒng)和囊泡運(yùn)輸73三、囊泡轉(zhuǎn)運(yùn)囊泡轉(zhuǎn)運(yùn)是將運(yùn)輸小泡沿著微管、微絲、中間纖維定向運(yùn)輸?shù)教囟ò屑?xì)胞器的方式；馬達(dá)蛋白和肌球蛋白水解ATP提供運(yùn)輸?shù)膭?dòng)力。各類(lèi)運(yùn)輸小泡能被準(zhǔn)確轉(zhuǎn)運(yùn)到靶細(xì)胞器依賴(lài)于囊泡表面的標(biāo)志蛋白與靶膜上受體相互識(shí)別。識(shí)別之前需脫去包被；融合有多種蛋白質(zhì)協(xié)助和參與，過(guò)程復(fù)雜。 2022/10/15細(xì)胞的內(nèi)膜系統(tǒng)和囊泡運(yùn)輸74四、膜流經(jīng)細(xì)胞內(nèi)吞和外吐作用，質(zhì)膜與內(nèi)膜系統(tǒng)間進(jìn)行膜的循環(huán)運(yùn)動(dòng)，局部處于分離與融合的動(dòng)態(tài)變化中。生物膜的此種動(dòng)態(tài)變化被稱(chēng)為膜流。膜流在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、內(nèi)體、溶酶體、運(yùn)輸泡、過(guò)氧化物酶體及質(zhì)膜間發(fā)生，即內(nèi)膜系統(tǒng)與細(xì)胞質(zhì)膜間發(fā)生。2022/10/15細(xì)胞的內(nèi)膜系統(tǒng)和囊泡運(yùn)輸75第六節(jié) 內(nèi)膜系統(tǒng)與醫(yī)